JPH0344457B2 - - Google Patents
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- JPH0344457B2 JPH0344457B2 JP13124382A JP13124382A JPH0344457B2 JP H0344457 B2 JPH0344457 B2 JP H0344457B2 JP 13124382 A JP13124382 A JP 13124382A JP 13124382 A JP13124382 A JP 13124382A JP H0344457 B2 JPH0344457 B2 JP H0344457B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
- H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
- H03K3/282—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
- H03K3/2821—Emitters connected to one another by using a capacitor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えば集積回路化されたFM変調器
に用いられるエミツタ結合形非安定マルチバイブ
レータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an emitter-coupled astable multivibrator used, for example, in an integrated circuit FM modulator.
第1図は、従来のエミツタ結合形非安定マルチ
バイブレータ90の回路構成図である。なお、破
線で囲まれている部分は、バイアス回路28を示
すものである。このバイアス回路28は温度補償
を行わないバイアス回路であり、抵抗14,15
を直列に接続してなる直列回路より構成されてい
る。抵抗14は電源電圧Vccに接続され、抵抗1
5は接地されている。また、バイアス電圧出力端
子27は、抵抗14,15の中間点に設けられて
いる。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional emitter-coupled unstable multivibrator 90. Note that the portion surrounded by a broken line indicates the bias circuit 28. This bias circuit 28 is a bias circuit that does not perform temperature compensation, and resistors 14 and 15
It consists of a series circuit formed by connecting these in series. Resistor 14 is connected to the power supply voltage Vcc, and resistor 1
5 is grounded. Further, the bias voltage output terminal 27 is provided at the midpoint between the resistors 14 and 15.
以下に、マルチバイブレータ90の回路構成を
説明する。1対のトランジスタ1,2のコレクタ
は、それぞれトランジスタ3,4のエミツタに接
続されている。また、トランジスタ1の同じくコ
レクタは抵抗12を介し、トランジスタ2のコレ
クタは抵抗13を介して共にトランジスタ5のエ
ミツタに接続されている。さらに、またトランジ
スタ1のコレクタは、トランジスタ6のベース・
エミツタ結合を介してトランジスタ2のベースに
接続されると共に、トランジスタ8のベースにも
接続されており、トランジスタ2のコレクタは、
トランジスタ7のベース・エミツタ結合を介して
トランジスタ1のベースに接続されると共に、ト
ランジスタ9のベースにも接続されている。 The circuit configuration of multivibrator 90 will be explained below. The collectors of the pair of transistors 1 and 2 are connected to the emitters of transistors 3 and 4, respectively. Further, the collector of the transistor 1 is also connected to the emitter of the transistor 5 via a resistor 12, and the collector of the transistor 2 is connected via a resistor 13. Furthermore, the collector of transistor 1 is connected to the base of transistor 6.
It is connected to the base of transistor 2 via an emitter coupling, and is also connected to the base of transistor 8, and the collector of transistor 2 is connected to
It is connected to the base of transistor 1 via the base-emitter connection of transistor 7, and also to the base of transistor 9.
前記トランジスタ3,4のベースは共に、バイ
アス回路28の出力端子27に接続されており、
コレクタは電源電圧Vccに接続されている。ま
た、前記トランジスタ5のベースおよびコレクタ
ならびにトランジスタ6,7,8,9のコレクタ
も電源電圧Vccに接続されている。なお、トラン
ジスタ6のエミツタは、先に述べたようにトラン
ジスタ2のベースに接続されているが、分岐さ
れ、抵抗24を介し接地もされている。同様にト
ランジスタ7のエミツタも分岐され抵抗25を介
して接地されている。また、トランジスタ8,9
のエミツタは、それぞれ抵抗20,22を介し
て、それぞれトランジスタ10,11のベースに
接続されている。このトランジスタ10,11の
ベースは、それぞれ抵抗21,23を介して接地
されており、エミツタは互いに結合され、電流源
17を通じて接地されている。また、トランジス
タ10,11のコレクタは、それぞれトランジス
タ1,2のエミツタと接続されており、トランジ
スタ1,2のエミツタは、コンデンサ16を介し
て相互に結合されている。 The bases of the transistors 3 and 4 are both connected to the output terminal 27 of the bias circuit 28,
The collector is connected to power supply voltage Vcc. Further, the base and collector of the transistor 5 and the collectors of the transistors 6, 7, 8, and 9 are also connected to the power supply voltage Vcc. The emitter of the transistor 6 is connected to the base of the transistor 2 as described above, but is also branched off and grounded via the resistor 24. Similarly, the emitter of transistor 7 is also branched and grounded via resistor 25. In addition, transistors 8 and 9
The emitters of are connected to the bases of transistors 10 and 11 via resistors 20 and 22, respectively. The bases of the transistors 10 and 11 are grounded through resistors 21 and 23, respectively, and the emitters are coupled together and grounded through a current source 17. Further, the collectors of the transistors 10 and 11 are connected to the emitters of the transistors 1 and 2, respectively, and the emitters of the transistors 1 and 2 are coupled to each other via a capacitor 16.
さて、上記の構成によるマルチバイブレータ9
0の動作説明を、第2図の信号波形図を参照しつ
つ行うことにする。以下においては、トランジス
タ1,2のコレクタ電位VC1、VC2ならびにエミ
ツタ電位VE1、VE2の時間変化を追つて行く。 Now, multivibrator 9 with the above configuration
The operation of 0 will be explained with reference to the signal waveform diagram in FIG. In the following, changes over time in collector potentials V C1 and V C2 and emitter potentials V E1 and V E2 of transistors 1 and 2 will be followed.
マルチバイブレータ90の発振動作は、トラン
ジスタ1,2が交互にON、OFFの反転を繰り返
して行われるが、まず、時刻t1において、トラン
ジスタ1がONになり、トランジスタ2がOFFに
なつた状態を想定する。このときトランジスタ3
もONになつているため、トランジスタ1のコレ
クタ電位VC1は、バイアス回路28の出力端子2
7の電位よりトランジスタ3のベース・エミツタ
間電圧VBE3分低い電位となつている。出力端子2
7と電源電圧Vcc間の電圧をV0とすれば、出力
端子27の電位はVcc−V0であるから、時刻t1に
おけるトランジスタ1のコレクタ電位VC1は、
Vc1=Vcc−V0−VBE3(t=t1)
となつている。また、トランジスタ2のコレク
タ電位Vc2は、トランジスタ2がOFFになつてい
るため、電源電圧Vccよりもトランジスタ5のベ
ース・エミツタ間電圧VBE5だけ低い電位となつて
おり、
Vc2=Vcc−VBE5(t=t1)
と表わされる。 The oscillation operation of the multivibrator 90 is performed by repeatedly turning transistors 1 and 2 on and off alternately. First, at time t1 , transistor 1 is turned on and transistor 2 is turned off. Suppose. At this time transistor 3
is also ON, the collector potential V C1 of transistor 1 is the output terminal 2 of the bias circuit 28.
The potential is lower than the potential of transistor 7 by the base-emitter voltage VBE3 of transistor 3. Output terminal 2
7 and the power supply voltage Vcc is V0 , the potential of the output terminal 27 is Vcc- V0 , so the collector potential Vc1 of the transistor 1 at time t1 is Vc1 = Vcc- V0- V BE3 (t=t 1 ). In addition, since transistor 2 is turned off, the collector potential V c2 of transistor 2 is lower than the power supply voltage Vcc by the base-emitter voltage V BE5 of transistor 5, and V c2 = Vcc - V. It is expressed as BE5 (t=t 1 ).
次に、時刻t1におけるトランジスタ1,2のエ
ミツタ電位VE1、VE2を考える。ここでトランジ
スタ7のベース・エミツタ間電圧をVBE7、ON状
態のトランジスタ1のベース・エミツタ間電圧を
VBE1とすれば
VE1=Vcc−VBE5−VBE7−VBE1(t=t1)
となる。さて、トランジスタ1はONになつてい
るため、トランジスタ11もONになり、第1図
の実線の矢印で示す如くコンデンサ16には、定
電流I0が流れる。これにより、コンデンサ16
は、実線の矢印の方向の極性に一定速度で充電さ
れ、これに伴ないトランジスタ2のエミツタ電位
VE2は、第4図dに示すように、時刻t1以後、一
定速度で低下していく。そして、エミツタ電位
VE2がこのまま減少していき、トランジスタ2の
ベース・エミツタ電圧VBE2がある値になると、ト
ランジスタ2の状態はONからOFFに反転する。
この反転を起こすエミツタ電圧VBE2の値をVBE2
(ON)とし、反転する時刻をt2とすれば、時刻t2
におけるトランジスタ2のエミツタ電位VE2は、
VE2=VB2−VBE2(ON)(t=t2)
となる。ここでVB2はトランジスタ2のベース電
位であり、VB2はトランジスタ1のコレクタ電位
Vc1よりもトランジスタ6のベース・エミツタ間
電圧VBE6だけ低いため、
VB2=Vc1−VBE6
=Vcc−V0−VBE3−VBE6
と表わされ、結局、
VE2=Vcc−V0−VBE3−VBE6−VBE2(ON
)(t=t2)
と求まる。 Next, consider the emitter potentials V E1 and V E2 of transistors 1 and 2 at time t 1 . Here, the voltage between the base and emitter of transistor 7 is V BE7 , and the voltage between the base and emitter of transistor 1 in the ON state is V BE7.
If V BE1 , then V E1 =Vcc-V BE5 -V BE7 -V BE1 (t= t1 ). Now, since the transistor 1 is turned on, the transistor 11 is also turned on, and a constant current I0 flows through the capacitor 16 as shown by the solid arrow in FIG. As a result, capacitor 16
is charged at a constant speed with the polarity in the direction of the solid arrow, and as a result, the emitter potential of transistor 2 increases.
As shown in FIG. 4d, V E2 decreases at a constant speed after time t1 . And the emitter potential
V E2 continues to decrease and when the base-emitter voltage V BE2 of transistor 2 reaches a certain value, the state of transistor 2 is reversed from ON to OFF.
The value of the emitter voltage V BE2 that causes this inversion is V BE2
(ON) and the time of inversion is t 2 , then time t 2
The emitter potential V E2 of the transistor 2 at is V E2 = V B2 − V BE2 (ON) (t=t 2 ). Here, V B2 is the base potential of transistor 2, and V B2 is the collector potential of transistor 1.
Since the base-emitter voltage V BE6 of transistor 6 is lower than V c1 , it is expressed as V B2 = V c1 − V BE6 = Vcc − V 0 − V BE3 − V BE6 , and as a result, V E2 = Vcc − V 0 −V BE3 −V BE6 −V BE2 (ON
)(t=t 2 ).
トランジスタ2がOFFからONに反転すると、
トランジスタ1はONからOFFに反転する。した
がつて、今度はトランジスタ1のコレクタ電位
Vc1が、
Vc1=Vcc−VBE5(t=t2)
となり、トランジスタ2のコレクタ電位Vc2は、
Vc2=Vcc−V0−VBE4(t=t2)
になる。そして、時刻t2にONとなつたトランジ
スタ2のエミツタ電位VE2は、時刻t1のトランジ
スタ2のエミツタ電位VE1と同様に、
VE2=Vcc−VBE5−VBE6−VBE2(t=t2)
となる。ここでVBE2はON状態のトランジスタ
2のベース・エミツタ間電圧を表わす。 When transistor 2 is reversed from OFF to ON,
Transistor 1 is inverted from ON to OFF. Therefore, this time the collector potential of transistor 1
V c1 becomes V c1 = Vcc - V BE5 (t = t 2 ), and the collector potential V c2 of transistor 2 becomes V c2 = Vcc - V 0 - V BE4 (t = t 2 ). Then, the emitter potential V E2 of the transistor 2 turned ON at time t 2 is similar to the emitter potential V E1 of the transistor 2 at time t 1 , V E2 = Vcc − V BE5 − V BE6 − V BE2 (t = t2 ). Here, V BE2 represents the base-emitter voltage of transistor 2 in the ON state.
さて、時刻t2においてトランジスタ2のエミツ
タ電位VE2は、
Vcc−V0−VBE3−VBE6−VBE2(ON)
から
Vcc−VBE5−VBE6−VBE2
に至るまで、差し引き
V0+VBE3−VBE5+VBE2(ON)−VBE2
増加している。ここでトランジスタ3がON状態
のとき、トランジスタ3とトランジスタ5のそれ
ぞれのコレクタに流れる電流が等しくなるように
抵抗12が選ばれており、トランジスタ3のベー
ス・エミツタ間電圧VBE3とトランジスタ5のベー
ス・エミツタ間電圧VBE5は等しい。したがあて、
先程の時刻t2におけるトランジスタ2のエミツタ
電圧VE2の増加分
V0+VBE3−VBE5+VBE2(ON)−VBE2
は、
VBE3=VBE5
であるから、
V0+VBE2(ON)−VBE2
となる。これにより、時刻t2におけるトランジス
タ1のエミツタ電圧VE1は、時刻t2における
Vcc−VBE5−VBE7−VBE1
から、上記の増加分だけ高い電位となり、
VE1=Vcc−VBE5−VBE7−VBE1+V0+VBE2(ON)
−VBE2(t=t2)
となることが分る。 Now, at time t2 , the emitter potential V E2 of transistor 2 is subtracted from Vcc-V 0 -V BE3 -V BE6 -V BE2 (ON) to Vcc-V BE5 -V BE6 -V BE2 by subtracting V 0 +V BE3 −V BE5 +V BE2 (ON) −V BE2 is increasing. Here, the resistor 12 is selected so that when the transistor 3 is in the ON state, the currents flowing through the collectors of the transistors 3 and 5 are equal, and the base-emitter voltage V BE3 of the transistor 3 and the base of the transistor 5 are equal.・The emitter voltage V BE5 is equal. But then,
The increase in the emitter voltage V E2 of transistor 2 at the previous time t 2 V 0 +V BE3 −V BE5 +V BE2 (ON)−V BE2 is, since V BE3 = V BE5 , V 0 +V BE2 (ON)− V BE2 . As a result, the emitter voltage V E1 of transistor 1 at time t 2 becomes a potential higher than Vcc − V BE5 − V BE7 − V BE1 at time t 2 by the above increase, V E1 = Vcc − V BE5 − V BE7 −V BE1 +V 0 +V BE2 (ON)
It can be seen that -V BE2 (t=t 2 ).
時刻t2以後、トランジスタ1がOFF、トランジ
スタ2がONとなつた状態では、第1図の破線の
矢印の方向に定電流I0が流れるため、今度はトラ
ンジスタ1のエミツタ電位VE1が第4図cに示す
ように一定速度で低下していく。そして、トラン
ジスタ1がOFFからONになるのに必要なベー
ス・エミツタ間電圧をVBE1(ON)とすれば、
VE1=Vcc−V0−VBE4−VBE7−VB
E1(ON)
となつた時点(時刻t3)で、再びトランジスタ1
がONになり、トランジスタ2がOFFとなる。
ON状態となつたトランジスタ1のエミツタ電圧
VE1は、
VE1=Vcc−VBE5−VBE7−VBE1(t=t8)
に復帰し、時刻t3におけるVE1の増加分は、
V0+VBE4−VBE5+VBE1(ON)−VBE1
である。先程と同様に、トランジスタ4とトラン
ジスタ5のベース・エミツタ間電圧VBE4、VBE5は
共に等しくなるように、抵抗13の値が選ばれて
いるため、結局、時刻t3におけるVE1の増加分は、
V0+VBE1(ON)−VBE1
となる。これより、時刻t3におけるトランジスタ
2のエミツタ電圧VE2は、時刻t3依前における
Vcc+VBE5−VBE6−VBE2
よりも、上記の増加分だけ高い、
VE2=Vcc−VBE5−VBE6−VBE2+V0+VBE1(ON)
−VBE1(t=t3)
となる。 After time t2 , when transistor 1 is OFF and transistor 2 is ON, a constant current I 0 flows in the direction of the dashed arrow in FIG . As shown in Figure c, it decreases at a constant speed. Then, if the base-emitter voltage required for transistor 1 to turn from OFF to ON is V BE1 (ON), then V E1 = Vcc - V 0 - V BE4 - V BE7 - V B
At the time when E1 (ON) is reached (time t 3 ), transistor 1 is turned on again.
turns on and transistor 2 turns off.
Emitter voltage of transistor 1 in ON state
V E1 returns to V E1 = Vcc − V BE5 − V BE7 − V BE1 (t=t 8 ), and the increase in V E1 at time t 3 is V 0 + V BE4 − V BE5 + V BE1 (ON) −V BE1 . As before, the value of the resistor 13 is selected so that the base-emitter voltages V BE4 and V BE5 of transistors 4 and 5 are both equal, so the increase in V E1 at time t3 ends up being becomes V 0 + V BE1 (ON) − V BE1 . From this, the emitter voltage V E2 of transistor 2 at time t 3 is higher than Vcc + V BE5 − V BE6 − V BE2 before time t 3 by the above increase, V E2 = Vcc − V BE5 − V BE6 −V BE2 +V 0 +V BE1 (ON)
−V BE1 (t=t 3 ).
以後、トランジスタ1,2のON、OFFの反転
が繰り返され、トランジスタ1のコレクタ電位
Vc1もしくはトランジスタ2のコレクタ電位Vc2
は、それぞれ第4図a,bに示すように、一定の
周期2Tで繰り返されるパルス波形となり、マル
チバイブレータ90の発振出力が得られることに
なるのである。この場合、トランジスタ1のコレ
クタ電位Vc1の期間Tにおける変化により、コン
デンサ16の端子電圧は、期間Tにおいて、
Vcc−V0−VBE4−VBE7−VBE1(ON)
から
Vcc−VBE5−VBE7−VBE1+V0+VBE2
(ON)−VBE2
まで、
2V0+VBE1(ON)−VBE1−VBE2(ON)−VBE2
だけ変化する。ここでトランジスタ1,2を対称
に選ぶことにより、
VBE1=VBE2、VBE1(ON)=VBE2(ON)
となるため、コンデンサ16の印加電圧の変化は
2(V0+VBE1(ON)−VBE1)
となる。したがつて、コンデンサ16の容量をC
とすれば
C・2(V0+VBE1(ON)−VBE1)=I0・T
が成立し、よつて、マルチバイブレータ90の発
振周波数0は、
0=1/2T=I0/4CVc ……(1)
と求まる。ここでV0はトランジスタ1,2の
ON、OFFが反転する際のコンデンサ16の端子
電圧で
Vc=V0+VBE2(ON)+VBE1 ……(2)
と表わされる。 After that, transistors 1 and 2 are repeatedly turned ON and OFF, and the collector potential of transistor 1 increases.
V c1 or collector potential of transistor 2 V c2
As shown in FIGS. 4a and 4b, the pulse waveforms are repeated at a constant period of 2T, and the oscillation output of the multivibrator 90 is obtained. In this case, due to the change in the collector potential V c1 of the transistor 1 during the period T, the terminal voltage of the capacitor 16 changes from Vcc − V 0 −V BE4 −V BE7 −V BE1 (ON) to Vcc−V BE5 − during the period T. V BE7 −V BE1 +V 0 +V BE2
(ON) – V BE2 , changes by 2V 0 +V BE1 (ON) – V BE1 – V BE2 (ON) – V BE2 . By choosing transistors 1 and 2 symmetrically, V BE1 = V BE2 and V BE1 (ON) = V BE2 (ON), so the change in the voltage applied to the capacitor 16 is 2 (V 0 + V BE1 (ON) ) − V BE1 ). Therefore, the capacitance of the capacitor 16 is C
Then, C・2(V 0 +V BE1 (ON)−V BE1 )=I 0・T holds true, and therefore, the oscillation frequency 0 of the multivibrator 90 is 0 = 1/2T=I 0 /4CVc... …(1) is found. Here, V 0 is the voltage of transistors 1 and 2.
The terminal voltage of the capacitor 16 when ON and OFF are reversed is expressed as Vc = V 0 + V BE2 (ON) + V BE1 (2).
上記第(1)式より、定電流I0を変化させることに
より、発振周波数0が変化することが分る。した
がつて、映像信号を入力信号とし、この入力信号
により定電流I0を同相で変化させることにより、
マルチバイブレータ90をVTRにおけるFM変
調器として用いることができる。 From the above equation (1), it can be seen that the oscillation frequency 0 changes by changing the constant current I 0 . Therefore, by using the video signal as an input signal and changing the constant current I 0 in phase with this input signal,
Multivibrator 90 can be used as an FM modulator in a VTR.
さて、このエミツタ結合形非安定マルチバイブ
レータ90の発振周波数0は、温度ドリフトを有
するのであるが、以下これについて詳述する。 Now, the oscillation frequency 0 of this emitter-coupled unstable multivibrator 90 has a temperature drift, which will be explained in detail below.
発振周波数0が温度ドリフトを有する原因は、
上記第(2)式で示されるコンデンサ16の端子電圧
Vcが温度ドリフトを有するためである。すなわ
ち、例えばトランジスタ2がOFFからONに反転
する時刻t2において、トランジスタ1,2のコレ
クタ電流が実際には等しくならず、そのため、時
刻t2におけるトランジスタ1,2のエミツタ・ベ
ース電圧であるVBE1、VBE2(ON)の温度係数に
相異が生じ、端子電圧Vcが温度ドリフトを有す
るに至るのである。 The reason why the oscillation frequency 0 has a temperature drift is
The terminal voltage of the capacitor 16 shown by the above equation (2)
This is because Vc has a temperature drift. That is, for example, at time t 2 when transistor 2 is reversed from OFF to ON, the collector currents of transistors 1 and 2 are not actually equal, so that the emitter-base voltage of transistors 1 and 2 at time t 2 is V A difference occurs in the temperature coefficients of BE1 and V BE2 (ON), and the terminal voltage Vc has a temperature drift.
このことをさらに詳しく知るために、時刻t2に
おいてトランジスタ2に流れるコレクタ電流Ic2
(ON)を考えてみる。いま、時刻t2以前の、トラ
ンジスタ2がOFFの状態において、エミツタ電
位VE2が△V減少したものとする。このとき抵抗
13を流える電流は、トランジスタ2の相互コン
ダクタンスをgn2とすると、△V・gn2増加する。
これにより、トランジスタ2のコレクタ電位Vc2
は、△V・gn2・R13下がる。このコレクタ電位
Vc2の変化は、トランジスタ7およびトランジス
タ1のベース・エミツタ接合、コンデンサ16を
順次経て、トランジスタ2自身のエミツタにその
まま帰還される。トランジスタ2がOFFからON
に反転する条件は、このときのループゲインG、
すなわち、
G=△V・gn2・R13/△V=gn2・R13 ……(3)
が1つ以上となることである。したがつて、G=
1となつた瞬間(時刻t2)に、トランジスタ2は
OFFからONに反転する。この瞬間のトランジス
タ2のコレクタ電流がIc2(ON)であり、相互イ
ンダクタンスgn2は、
gn2=g/kT・Ic2(ON) ……(4)
と表わされる。ここで、kはボルツマン定数、T
は絶対温度、gは単位電荷をそれぞれ示す。上記
第(10)、(11)式より、トランジスタ2の反転時に
おけるコレクタ電流Ic2(ON)は、
Ic2(ON)=kT/g・R13 ……(5)
と求まる。 To understand this in more detail, the collector current I c2 flowing through transistor 2 at time t 2
Consider (ON). Now, assume that the emitter potential V E2 decreases by ΔV before time t 2 when the transistor 2 is in the OFF state. At this time, the current flowing through the resistor 13 increases by ΔV·g n2, where g n2 is the mutual conductance of the transistor 2.
As a result, the collector potential of transistor 2 V c2
decreases by △V・g n2・R 13 . This collector potential
The change in V c2 passes through the base-emitter junctions of transistor 7 and transistor 1, the capacitor 16 in sequence, and is fed back directly to the emitter of transistor 2 itself. Transistor 2 goes from OFF to ON
The condition for reversing is the loop gain G at this time,
That is, G=ΔV·g n2 ·R 13 /ΔV=g n2 ·R 13 (3) is one or more. Therefore, G=
At the moment when it becomes 1 (time t 2 ), transistor 2 becomes
Flip from OFF to ON. The collector current of the transistor 2 at this moment is I c2 (ON), and the mutual inductance g n2 is expressed as g n2 = g/kT·I c2 (ON) (4). Here, k is Boltzmann's constant, T
is the absolute temperature, and g is the unit charge. From the above equations (10) and (11), the collector current I c2 (ON) of the transistor 2 at the time of inversion is determined as I c2 (ON)=kT/g·R 13 (5).
さて、上記の如く、コレクタ電流Ic2(ON)が
求まつたことにより、反転時におけるトランジス
タ2のベース・エミツタ電圧VBE2(ON)は、ト
ランジスタ1および2の飽和電流値をIsとする
と、
VBE2(ON)=kT/glnIc2(ON)/Is=k
t/glnkT/Is・gR13……(6)
と求まる。また、反転時におけるトランジスタ1
のベース・エミツタ電圧VBE1は、トランジスタ1
のコレクタ電流Ic1がI0と等しいため、
VBE1=kT/glnI0/Is ……(7)
と求まる。したがつて、上記第(6)式、(7)式、なら
びに第(2)式より、反転時のコンデンサ16の端子
電圧Vcは、
Vc=V0−kT/glngR13I0/kT ……(8)
と求まる。これにより、端子電圧Vcが温度Tの
関数となつており、負の温度ドリフトを有するこ
とが明らかとなつた。したがつて、第(1)式で表わ
される発振周波数0は正の温度ドリフトを有する
ことになる。 Now, as described above, since the collector current I c2 (ON) has been found, the base-emitter voltage V BE2 (ON) of transistor 2 at the time of inversion can be calculated by , V BE2 (ON) = kT/glnI c2 (ON)/I s = k
t/glnkT/I s・gR 13 ...(6) is found. Also, transistor 1 at the time of inversion
The base-emitter voltage V BE1 of transistor 1 is
Since the collector current I c1 of is equal to I 0 , V BE1 = kT/glnI 0 /I s (7). Therefore, from Equations (6), (7), and Equation (2) above, the terminal voltage V c of the capacitor 16 at the time of inversion is Vc = V 0 -kT/glngR 13 I 0 /kT... …(8) is obtained. This revealed that the terminal voltage Vc is a function of the temperature T and has a negative temperature drift. Therefore, the oscillation frequency 0 expressed by equation (1) has a positive temperature drift.
本発明は、上記の問題点に鑑み成されたもの
で、このエミツタ結合形非安定マルチバイブレー
タの発振周波数の温度特性を改善することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the temperature characteristics of the oscillation frequency of this emitter-coupled unstable multivibrator.
本発明は、バイアス回路28の抵抗14に印加
される電圧V0にコンデンサ16の端子電圧V0が
有するのとは逆の温度ドリフトをもたせ、これに
よりVcの温度ドリフトを打ち消し、以つて、発
振周波数0の温度ドリフトを解消することに成功
したエミツタ結合形非安定マルチバイブレータで
ある。
The present invention allows the voltage V 0 applied to the resistor 14 of the bias circuit 28 to have a temperature drift opposite to that of the terminal voltage V 0 of the capacitor 16, thereby canceling out the temperature drift of Vc, and thereby oscillating. This is an emitter-coupled unstable multivibrator that successfully eliminates temperature drift at zero frequency.
以下、本発明の一実施例を第3図を用いて説明
する。第3図に示したマルチバイブレータ100
が、第1図のマルチバイブレータ90と異なる点
は以下の点である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Multivibrator 100 shown in FIG.
However, the difference from the multivibrator 90 shown in FIG. 1 is as follows.
第3図のマルチバイブレータ100ではバイア
ス回路28の出力端27がトランジスタ31のベ
ースエミツタ接合を介して、トランジスタ3およ
び4のベースに接続されている。同様に電源Vcc
がトランジスタ30のベースエミツタ接合を介し
て、トランジスタ5のベースに接続されている。
トランジスタ30のエミツタは抵抗32を介して
アースに接続され、トランジスタ31のエミツタ
は抵抗33を介してアースに接続されている。抵
抗32,33は一般には定電流源に置き換えるこ
とができる。 In the multivibrator 100 of FIG. 3, the output terminal 27 of the bias circuit 28 is connected to the bases of the transistors 3 and 4 via the base-emitter junction of the transistor 31. Similarly power supply Vcc
is connected to the base of transistor 5 via the base-emitter junction of transistor 30.
The emitter of transistor 30 is connected to ground via resistor 32, and the emitter of transistor 31 is connected to ground via resistor 33. Resistors 32 and 33 can generally be replaced with constant current sources.
上述のトランジスタ30および31のエミツタ
電圧の差をV1とすると、抵抗14の両端にかか
る電圧はV0であるから、V1は式(9)のように書け
る
V1=V0−VBE30+VBE31 ……(9)
ここでトランジスタ30および31に流れるコレ
クタ電流をIc30、Ic31とすると
VBE30=kT/glnIc30/Is30 ……(10)
VBE31=kT/glnIc31/Is31 ……(11)
ここでIs30、Is31はトランジスタ30,31の飽
和電流である。 If the difference between the emitter voltages of the transistors 30 and 31 is V 1 , the voltage applied across the resistor 14 is V 0 , so V 1 can be written as equation (9): V 1 = V 0 − V BE30 +V BE31 ...(9) Here, if the collector currents flowing through transistors 30 and 31 are I c30 and I c31 , then V BE30 = kT/glnI c30 /I s30 ...(10) V BE31 = kT/glnI c31 /I s31 ...(11) Here, I s30 and I s31 are the saturation currents of the transistors 30 and 31.
式(9)、(10)、(11)により、
V1=V0−kT/glnIc30/Is30+kT/glnIc
31/Is31=V0−kT/glnIc30/Ic31Is31/Is30……(12
)
となる。 According to equations (9), (10), and (11), V 1 =V 0 −kT/glnI c30 /I s30 +kT/glnI c
31 /I s31 =V 0 −kT/glnI c30 /I c31 I s31 /I s30 ……(12
) becomes.
ここで式(8)のV0のV1を代入すると第3図の回
路における反転時のコンデンサ16の端子電圧
Vcが求まる。Vcは、
Vc=V0−kT/gInIs31/Is31−kT/glnI0/Ic
2(ON)=V0−kT/glnIs31/Is30Ic30/Ic31I0/Ic2(
ON)
=V0−kT/glnIs31/Ic31Ic30/Ic31gR13I0
/kT……(13)
ここでVcをTで微分すると、
∂Vc/∂T=−k/g(lnIs31/Is30Ic30/Ic31gR13I0
/kT−1)
……(14)
温度T=T0において、∂Vc/∂T=0とするには
次の式(15)を満足すればよい
Is31/Is31Ic30/Ic31gR13I0/kT0=e……(15
)
ここでeは自然対数の底である。 Here, by substituting V 1 for V 0 in equation (8), the terminal voltage of capacitor 16 at the time of inversion in the circuit of Figure 3 is
Find Vc. Vc is, Vc=V 0 −kT/gInI s31 /I s31 −kT/glnI 0 /I c
2 (ON) = V 0 -kT/glnI s31 /I s30 I c30 /I c31 I 0 /I c2 (
ON) =V 0 −kT/glnI s31 /I c31 I c30 /I c31 gR 13 I 0
/kT……(13) Here, when Vc is differentiated by T, ∂Vc/∂T=−k/g(lnI s31 /I s30 I c30 /I c31 gR 13 I 0
/kT−1) ...(14) At temperature T=T 0 , the following equation (15) should be satisfied to make ∂Vc/∂T=0 I s31 /I s31 I c30 /I c31 gR 13 I 0 /kT 0 = e……(15
) Here e is the base of the natural logarithm.
以上より、式(15)を満たすようにIs31/Is30・Ic30
/Ic31
を定めることにより、すなわち、抵抗32,33
およびトランジスタ30,31のエミツタ面積比
を定めることによりT=T0においてVcの温度ド
リフトは0とすることができる。すなわち発振周
波数0の温度ドリフトを補償することができる。 From the above, I s31 /I s30・I c30 satisfies formula (15)
/I c31 , that is, resistors 32, 33
By determining the emitter area ratio of the transistors 30 and 31, the temperature drift of Vc can be made zero at T= T0 . In other words, it is possible to compensate for temperature drift at an oscillation frequency of 0 .
以下、本発明の他の実施例を第4図を用いて説
明する。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第4図のマルチバイブレータ200では、バイ
アス回路28の出力端27が抵抗15を介してト
ランジスタ40のコレクタに接続され、トランジ
スタ40のエミツタはアースに、ベースは抵抗4
2を介してアースに接続されている。さらにトラ
ンジスタ40のコレクタは抵抗41を介してベー
スに接続されている。 In the multivibrator 200 shown in FIG. 4, the output terminal 27 of the bias circuit 28 is connected to the collector of the transistor 40 via the resistor 15, the emitter of the transistor 40 is connected to ground, and the base thereof is connected to the resistor 40.
2 to ground. Further, the collector of the transistor 40 is connected to the base via a resistor 41.
抵抗42にはトランジスタ40のベースエミツ
タ間電圧VBE40が加わつているため、抵抗42に
流れる電流はVBE40/R42となる。そのためトラン
ジスタ40のベース電流がこの電流に比べ無視で
きるほど小さければ抵抗41にも抵抗42と同じ
電流が流れているとみなすことができ、出力端2
7の電圧V27は式(20)のようになる
V27=R42+R41/R42VBE40 ……(20)
ここで
R42+R41/R42=χ
とおくと
このとき抵抗14にかかる電圧をV2とすると
V2=(Vcc−χVBE40)R14/R14+R15 ……(21)
となる。このときVre′を温度Tで微分すると
∂V2/∂T=−χR14/R14+R15∂VBE40/∂T……
(22)
となる。 Since the base-emitter voltage V BE40 of the transistor 40 is applied to the resistor 42, the current flowing through the resistor 42 is V BE40 / R42 . Therefore, if the base current of the transistor 40 is negligibly small compared to this current, it can be considered that the same current as the resistor 42 is flowing through the resistor 41, and the output terminal 2
7 voltage V 27 is as shown in equation (20) V 27 = R 42 + R 41 / R 42 V BE40 ... (20) Here, if we set R 42 + R 41 / R 42 = χ, then resistor 14 If this voltage is V 2 , then V 2 = (Vcc−χV BE40 ) R 14 /R 14 +R 15 (21). At this time, differentiating V re ' with respect to temperature T gives ∂V 2 /∂T=−χR 14 /R 14 +R 15 ∂V BE40 /∂T...
(22) becomes.
またVcは式(8)においてV0をV2として、 Vc=V2−kT/gln(gR13I0/kT) ……(23) と表わせる。 Further, Vc can be expressed as Vc=V 2 −kT/gln(gR 13 I 0 /kT) (23) where V 0 is V 2 in equation (8).
ここでV0を温度Tで微分すると
∂Vc/∂T=∂V2/∂T−k/g(lngR13I0/kT−1)
……(24)
式(24)に(22)を代入して
∂Vc/∂T=−χR14/R14+R15∂VBE4
0/∂T−k/g(lngR13I0/kT−1)……(25)
ここで式(21)より
R14/R14+R15=V2/Vcc−χVBE40 ……(26)
となるためT=T0において式(25)は
(∂Vc/∂T)T=T0=χV2/Vcc−χVBE40∂V
BE40/∂T−k/g(lngR13I0/kT−1)……(27)
と書ける。よつて
(∂Vc/∂T)T=T0=0
とおくことによりχが求まり、つまりR41とR42
の比が求まる。さらに抵抗4うおよび42とトラ
ンジスタ40に流れる電流を定めることにより、
抵抗41および42の値が定まる。さらに式
(26)より抵抗14および15の値も定めること
ができる。 Here, when V 0 is differentiated with respect to temperature T, ∂Vc/∂T=∂V 2 /∂T−k/g(lngR 13 I 0 /kT−1) ……(24) Substituting (22) into equation (24) Substitute ∂Vc/∂T=−χR 14 /R 14 +R 15 ∂V BE4
0 /∂T−k/g(lngR 13 I 0 /kT−1)……(25) Here, from equation (21), R 14 /R 14 +R 15 =V 2 /Vcc−χV BE40 ……(26) Therefore, at T=T 0 , equation (25) is (∂Vc/∂T) T=T0 = χV 2 /Vcc−χV BE40 ∂V
BE40 /∂T−k/g(lngR 13 I 0 /kT−1)……(27) It can be written. Therefore, by setting (∂Vc/∂T) T=T0 = 0, χ can be found, that is, R 41 and R 42
Find the ratio of Furthermore, by determining the current flowing through the resistors 4 and 42 and the transistor 40,
The values of resistors 41 and 42 are determined. Furthermore, the values of resistors 14 and 15 can also be determined from equation (26).
以上により第3図の回路により温度T=T0に
おいてVcの温度ドリフトは0となる。すなわち
発振周波数0の温度ドリフトを補償することがで
きる。 As described above, with the circuit shown in FIG. 3, the temperature drift of Vc becomes 0 at temperature T=T 0 . In other words, it is possible to compensate for temperature drift at an oscillation frequency of 0 .
次に本発明の効果を具体的に示す。第1図にお
いて抵抗12,13を1.6KΩ、抵抗14,15を
それぞれ500Ω、6KΩ、抵抗20,22を5.3KΩ、
抵抗21,23を6KΩ、コンデンサ16を120PF
とし、電流源17を720μAとした場合の温度と発
振周波数の関係を第5図aに示す。
Next, the effects of the present invention will be specifically shown. In Figure 1, resistors 12 and 13 are 1.6KΩ, resistors 14 and 15 are 500Ω and 6KΩ, respectively, resistors 20 and 22 are 5.3KΩ,
Resistors 21 and 23 are 6KΩ, capacitor 16 is 120PF
FIG. 5a shows the relationship between temperature and oscillation frequency when the current source 17 is 720 μA.
さらに本発明の温度補償を行なつた第3図に示
す回路の温度と発振周波数の関係を第5図bに示
す。ここで抵抗14,15は500Ω、6.08KΩ、抵
抗32,33は27KΩ、6KΩとし、トランジスタ
30,31のエミツタ面積比を4:1としており
T=27℃において∂Vc/∂T=0となるように設
計している。 Further, FIG. 5b shows the relationship between the temperature and the oscillation frequency of the circuit shown in FIG. 3, which is subjected to the temperature compensation of the present invention. Here, resistors 14 and 15 are 500Ω and 6.08KΩ, resistors 32 and 33 are 27KΩ and 6KΩ, and the emitter area ratio of transistors 30 and 31 is 4:1, so that ∂Vc/∂T=0 at T=27°C. It is designed to.
第5図より明らかなように0℃〜100℃の温度
範囲において発振周波数の変動は10KHzに押さえ
られている。温度補償を行なつていない場合と比
較すると、明らかに温度ドリフトが改善されてい
ることがわかる。 As is clear from FIG. 5, the variation in the oscillation frequency is suppressed to 10 KHz in the temperature range of 0°C to 100°C. When compared with the case without temperature compensation, it can be seen that the temperature drift is clearly improved.
第1図は従来のエミツタ結合形非安定マルチバ
イブレータの構成図、第2図はその動作説明のた
めの波形図、第3図は本発明の温度補償を行なつ
たエミツタ結合形非安定マルチバイブレータの一
実施例を示す構成図、第4図は本発明の温度補償
を行なつたエミツタ結合形マルチバイブレータの
他の一実施例を示す構成図、第5図は従来のエミ
ツタ結合形非安定マルチバイブレータと第3図に
示した本発明の一実施例のエミツタ結合形非安定
マルチバイブレータにおける温度と発振周波数の
関係を示した図である。
1〜11……トランジスタ、12,13……抵
抗、16……コンデンサ。
Figure 1 is a configuration diagram of a conventional emitter-coupled unstable multivibrator, Figure 2 is a waveform diagram for explaining its operation, and Figure 3 is an emitter-coupled unstable multivibrator with temperature compensation according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the emitter-coupled multivibrator with temperature compensation of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a conventional emitter-coupled non-stable multivibrator. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between temperature and oscillation frequency in the vibrator and the emitter-coupled unstable multivibrator of the embodiment of the present invention shown in FIG. 3; 1 to 11...Transistor, 12,13...Resistor, 16...Capacitor.
Claims (1)
第2のトランジスタと、電流源を構成する第3お
よび第4のトランジスタと、コレクタが電源に接
続される第5、第6、第7のトランジスタとを有
し、前記第1および第2のトランジスタのエミツ
タをそれぞれ第3および第4のトランジスタのコ
レクタに接続すると共に、前記第1のトランジス
タのコレクタを前記第2および第3のトランジス
タのベースに、また前記第2のトランジスタのコ
レクタを前記第1および第4のトランジスタのベ
ースにそれぞれ接続し帰還ループを形成すると共
に、前記第1および第2のコレクタをそれぞれ抵
抗を介して前記第5のトランジスタのエミツタに
接続し、さらに前記第1および第2のトランジス
タのコレクタをそれぞれ前記第6および第7のト
ランジスタのエミツタに接続して成るエミツタ結
合形非安定マルチバイブレータにおいて、前記第
6、第7のトランジスタのベースを共通に接続
し、このベース電位と前記第5のトランジスタの
ベース電位間に接続した正の温度ドリフトを持つ
バイアス回路とからなることを特徴とするエミツ
タ結合形非安定マルチバイブレータ。1 first and second transistors with a capacitor connected between their emitters, third and fourth transistors forming a current source, and fifth, sixth, and seventh transistors with collectors connected to a power supply. the emitters of the first and second transistors are connected to the collectors of the third and fourth transistors, respectively, and the collectors of the first transistor are connected to the bases of the second and third transistors; Further, the collector of the second transistor is connected to the bases of the first and fourth transistors to form a feedback loop, and the collector of the first and second transistor is connected to the base of the fifth transistor through a resistor, respectively. and the collectors of the first and second transistors are connected to the emitters of the sixth and seventh transistors, respectively. An emitter-coupled unstable multivibrator comprising a bias circuit having a positive temperature drift connected between the bases of the fifth transistor and the base potential of the fifth transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13124382A JPS5922434A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Emitter coupling type free running multivibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13124382A JPS5922434A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Emitter coupling type free running multivibrator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5922434A JPS5922434A (en) | 1984-02-04 |
| JPH0344457B2 true JPH0344457B2 (en) | 1991-07-08 |
Family
ID=15053344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13124382A Granted JPS5922434A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Emitter coupling type free running multivibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922434A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6271320A (en) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Toshiba Corp | Current controlled oscillator |
| JPS62122412A (en) * | 1985-11-22 | 1987-06-03 | Toshiba Corp | Voltage controlled oscillator |
-
1982
- 1982-07-29 JP JP13124382A patent/JPS5922434A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5922434A (en) | 1984-02-04 |
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